RAMBOLL

Med hjälp av VR, GIS och BIM kan järnvägsdesign tuffa på i snabbare takt - och dessutom få grannarna med sig på tåget

BYGG FÖR FRAMTIDEN

Dela artikeln

Med tillstånd från Ramboll

Automatisering och avancerade visualiseringstekniker optimerar komplexa järnvägsprojekt i Skandinavien

Ramboll använder integrerad digital teknologi för att möta de många utmaningarna med urban järnvägsdesign – från att engagera medborgarna med virtuell verklighet (VR) och förstärkt verklighet (AR), till att använda data från geografiska informationssystem (GIS) för att påskynda designprocessen. Företaget, som är baserat i Danmark, använder BIM-verktyg (Building Information Modelling) för att automatisera och optimera designprocessen. Resultatet blir färre fel, effektivare koordination med projektteamen och bättre kommunikation med kunder och samhälle.

Virtuell verklighet kopplar samman medborgare med järnvägsdesign

Under sin karriär har Mantas Smidtas – teknikledare på det globala ingenjörs-, design- och konsultföretaget Ramboll – lärt sig några viktiga saker om hur man möter medborgarnas frågor samtidigt som man utvecklar järnvägsprojekt. Till exempel gällande den norska statens järnväg Bane NORs utbyggnad av Hensetting–Østfoldbanen.

Projektet Østfoldbanen innefattar 2,2 km järnväg med två depåer i och utanför stora städer där mer än 80 % av Norges befolkning bor. Bane NOR vill skapa ett säkert och punktligt system för passagerare och gods på denna urbana järnvägslinje, och bygga så mycket järnväg som möjligt för pengarna. Projektet kompliceras av den täta befolkningen och den växande befolkningsmängden på 0,5–1 %, vilket innebär en ökning på 50 000 personer per år.

En modell som visar Bane NORs utbyggnation av Hensetting-Østfoldbanen. Ramboll använder BIM-verktyg för att automatisera och optimera designprocessen av järnvägen. Med tillstånd från Ramboll.

Vid ett lokalt möte om järnvägen var en boende bekymrad över att hans hem var så nära en plats där landskapsarkitekterna skulle bygga en stor ljudbarriär. På 2D-kartan såg barriären enorm ut. ”Som ett berg”, säger Smidtas. ”Vi gav honom VR-glasögon [virtuell verklighet], och han kunde se att han inte skulle se den på grund av träden.” Trots mannens skepsis blev hans farhågor lugnade av att se barriären med VR-glasögon.

VR- och 3D-modeller har visat sig vara viktiga verktyg när det gäller att få kontakt med lokala medborgare. ”Vi tar med en preliminär design till mötena”, säger Smidtas. ”Vi har en modell på en skärm på väggen och VR-glasögon, så att man kan titta från flera olika perspektiv.”

Exakta geografiska data lägger grunden

Med GIS får Ramboll en exakt översikt över infrastruktur, byggnation, vatten, jord och växtlighet, vilket gör att designprocessen kan genomföras i verkliga förhållanden. Genom att koppla dessa data till en digital karta kan geografiska korrelationer upptäckas, vilket ger bättre resultat och gör det lättare att dela kunskap.

På ett lokalt möte kan de boende utforska järnvägen i virtuell verklighet. Med tillstånd från Ramboll.

Ramboll använder onlineplattformen ArcGIS från Esri (Environmental Systems Research Institute) på sina kontor i 35 länder. Medarbetarna kan hämta GPS-data från olika regioner för att skapa detaljerade kartor i flera lager som har en precision på ner till 20 cm. Att lägga till GIS-datalager på intelligenta modeller med BIM (Building Information Modelling) gör det enkelt för Ramboll att minska felmarginalerna för designprojekt som Bane NOR-järnvägen, vilket sänker riskerna avsevärt. Företaget använder Autodesk Connector för ArcGIS för att sammankoppla GIS-data och digitala designmodeller.

GIS-verktyg förbättrar kommunikationen i alla faser så att projektteamen kan planera optimala lösningar för problem som urban utbredning och ingrepp på naturen. 3D-kartan över projektanläggningen för Hensetting–Østfoldbanen innefattade data om 35 000 träd, vilket visade sig vara en viktig fråga för de boende. Information om trädens klassificering, höjd, radie, densitet och avstånd till hemmen gjorde det lättare att planera effektiva ljudbarriärer längs järnvägen, samtidigt som den naturliga miljön bevarades.

Järnvägsdesign blir effektivare

Ramboll valde vid utformningen av den 2,2 kilometer långa järnvägen att utmana tillvägagångssättet i designarbetet. Fyra systemkomponenter - kedjelinje, järnväg, signaler och ljudbarriärer - skulle för första gången integreras med ett fokus på automatisering och data.

Ett designlager som visar ljudanalysen längs järnvägsspåret. Med tillstånd från Ramboll.

Ramboll delade upp projektet i fyra större segment som alla kunde kopplas samman med varandra: parametriskt innehållsskapande, automatiserade modelleringsprocesser, designgranskning och datavisualisering. Detta med hjälp av Autodesk Dynamo Studio, Inventor, Revit, InfraWorks, BIM 360 Docs, Forge, och Civil 3D.

Teamet jobbade under stark tidspress och designade de tidigare delarna av projektet parallellt med senare delar. Det var utmanande att hitta tillräckligt kunniga personer inom olika områden – kedjelinje, järnväg, broar och signalteknik – som snabbt kunde anpassa sig till mer effektiva arbetsflöden och verktyg.

Datavisualisering och -aggregering förbättrade dramatiskt designeffektiviteten, och förbättrade även kundupplevelsen. En intuitiv och interaktiv instrumentpanel låter teamen utvärdera processer, analysera designer och få kontextbaserad feedback genom modeller och data.

Aggregerad data förbättrar kommunikationen

Rambolls datarika designmiljö har aggregerat data från många olika källor. För att hjälpa kunderna att visualisera designalternativen har teamet skapat uppslukande upplevelser med Unity-programvara och exporterat data till streamad RealVideo (RVX) och filformaten Filmbox (FBX). ”Vi använder det integrerade VR-verktyget, men vi exporterar också data till RVX med Unity, vilket skapar VR-modellerna och levererar dem till kunderna med ett öppet källformat”, säger Smidtas.

En överlappande förstärkt verklighet ger 3D-modellen liv. Med tillstånd från Ramboll.

Den här processen kunde användas tillsammans med parametriska applikationer för innehållskapande, som InfraWorks. ”Med lösningen som vi utvecklat kan vi aggregera data från Revit, Dynamo Studio och Civil 3D. Sedan kan vi lägga till dessa data till InfraWorks med alla dess metadata”, säger Smidtas. ”Vi använder detta för att kommunicera med kunder. När det blev ett verktyg för designgranskning utvecklade vi ett API [application programming interface] för att få in data i BIM 360, där det är redo att öppnas i Forge.”

En interaktiv instrumentpanel som drivs av Microsofts PowerBI visade metrik som hjälpte teamet att utvärdera framstegen, analysera viktiga prestationsindikatorer och få kontextuell feedback. ”Designgranskningsverktyget var ett bevis på konceptet för oss”, säger Smidtas. ”Med mer data på en och samma plats så kan man också fatta mycket snabbare beslut. Det handlar i slutändan om att få ut så mycket information som möjligt, särskilt när vi har fri tillgång till den och med hjälp av datan kan undvika fel.”

Automatiserade arbetsflöden drar ned antalet timmar i designarbetet

Ramboll designade arbetsflöden som var skalbara när projekt gick från fem till 12 eller fler discipliner. Genom att använda parametrisk designmodellering som bas kan projektteamen integrera alla projektens arbetsflöden i en digital plattform som automatiserar de manuella uppgifterna.

Sådan automatisering ökar produktiviteten, men det behövs bra innehåll för att få pålitliga resultat. Revit-biblioteket med återanvändbara filer för järnvägsprojektet innefattar tre olika detaljnivåer: låg, medium och hög. Teammedlemmar kunde välja den nivå som de behövde.

Teamet som arbetade med kedjelinjer var ansvariga för att designa den elektriska järnvägens kraftkablar, och föregick med gott exempel när det kom till snabba, automatiserade arbetsflöden. Det plågsamt långsamma arbetet med att manuellt placera ut pålar förenklades till ett enda knapptryck. Teamet säger att det sparade dem 440 designtimmar och att arbetet gick 2,2 gånger snabbare med Revit-biblioteket. ”Nu när vi har ett väldigt bra bibliotek i Revit kan vi bygga de här kedjelinjerna sju eller mer gånger snabbare”, säger Smidtas.

Automatisering sparar tid, men Smidtas säger att kommunikation är nyckeln till bättre planering, bättre design och bättre resultat. Och det handlar inte bara om att prata med varandra. ”Det innebär bättre kommunikation mellan Ramboll och kunderna, mellan Ramboll och programvaruutvecklarna och mellan programvaruprodukterna.”

I projektet med Hensetting–Østfoldbanen hjälpte kommunikationen till med att optimera designprocessen och att göra den mer effektiv, samtidigt som kunderna kunde ta del av arbetsflödet snabbare. ”I det här projektet pratar vi inte om att spara tid”, säger Smidtas. ”Vi hävdar att vi kan ge dig bättre kvalitet på samma mängd tid.”